En oversikt over konstruksjoner med USB Type-C for dedikert strømforsyning

Etter at den første USB-standarden ble introdusert i 1996, har USB-kontakter og tilhørende standarder endret seg i årenes løp med hensyn til fysisk tilkoblingstype, datahastighet og strømoverføringsfunksjoner. Da USB Type-C® entret scenen i 2014, representerte denne den nyeste fysiske standarden, noe som ga brukerne større kapasitet og fleksibilitet på grunn av den toveis, vendbare kapslingen, raskere dataoverføringshastigheter og høyere strømspesifikasjon. En USB-kontakt er til syvende og sist knyttet til disse tre forskjellige, men tilknyttede standardene: Den fysiske kontakten, dataoverføringsprotokollen og strømforsyningen. Det oppstår imidlertid ofte forvirring når man ser på forholdet mellom standardene. Før vi tar for oss den nye trenden med USB Type-C-kontakter for dedikert strømforsyning (power-only), er det verdt å sjekke ut klargjøring av de forskjellige tilkoblingstypene (clarifying the connection) for de ulike USB-standardene.

Forstå USB-standarder

Fra et høyt nivå definerer den nyeste USB Type-C-standarden bare den fysiske kontakten som brukere ser i mange av dagens mobiltelefoner og elektroniske enheter. Dataoverføringsprotokoller, for eksempel USB 3.2 og til og med nå med USB 4, gjelder kun for det elektriske signalet. Selv om de ofte brukes sammen, kan en ingeniør eller tekniker opprette et system ved hjelp av USB 3.2-dataoverføringsspesifikasjonen og deres egen proprietære (egenutviklede) kontakt som ikke er i samsvar med den fysiske USB-kontaktstandarden.

Det samme gjelder spesifikasjonen for USB PD-strømforsyning (PD – Power Delivery). På grunn av utformingen, støtter en USB Type-C-kontakt en strømklassifisering på opptil 5 A og en spenningsklassifisering på 20 V_DC (likespenning), for en strømoverføringskapasitet på opptil 100 W, som er definert i USB PD 3.0. USB PD 3.1-standarden, som ble lansert i 2021, har siden utvidet strømoverføringskapasiteten for type C til opptil 240 W. Mens USB Type-C-kontakter kan støtte USB PD, styres strømforsyningsspesifikasjonen i realiteten av ladekretsen, og er bare begrenset av spennings- og strømkapasiteten til den fysiske kontakten. Denne høyere effektkapasiteten som støttes av USB Type-C-kontakter, har imidlertid ført dem til en ny verden av muligheter for strømforsyning.

Figur 1: Videreutvikling av USB-effektnivåer (Bildekilde: Same Sky)

Fordeler med USB Type-C-kontakt i strømkonfigurasjoner

En standard 24-pinners USB Type-C-kontakt inneholder 16 dataoverføringspinner, 4 strømpinner og 4 jordingspinner. Den støtter overføring av opptil 240 W effekt. Dette gjør USB Type-C-kontakten til en spennende løsning for strømutrustninger med muligheten til å erstatte en standard DC-strømkontakt, selv når dataoverføring ikke er nødvendig.

Standardisering representerer en av de viktigste fordelene med å bruke USB for strømforsyning. USB-kontakter er utbredt i mange forskjellige bransjer, og Type-C fortsetter å etablere seg som den universelle kontakten i telefoner og mobile enheter. På grunn av dette har EU allerede valgt å bruke USB Type-C-kontakten som standard for alle fremtidige enheter som kjøpes og selges i regionen. For en sluttbruker kan det ikke undervurderes hvor enkelt det er å bare trenge én enkel kabel som er «hyllevare» med samme tilkoblingstype for et bredt utvalg av produkter. OEM-leverandørene drar også nytte av en stabil forsyningskjede, ettersom USB-kontakter er enkle å finne, og standardiseringen av dem sikrer et nivå av kompatibilitet. På grunn av denne standardiseringen blir utfordringene med designintegrasjon også redusert. I tillegg tilbyr USB Type-C-kontakter vanligvis en mindre kapslingsstørrelse enn mange rundstiftkontakter (tønnekontakter), samt høy pålitelighet og klassifisert levetid på mer en 10 000 sammenkoblinger (paringer).

USB Type-C-kontakter for dedikert strømforsyning

På grunn av fordelene oppført i forrige avsnitt, har Same Sky utviklet USB Type-C-stikkontakt for dedikert strømforsyning (power-only) for utrustninger der lading eller strømforsyning er den eneste tiltenkte bruken. Same Sky sine USB Type-C-stikkontakter for dedikert strømforsyning på 60 W fjerner de 16 dataoverføringspinnene og to av jordingspinnene, og etterlater bare 4 strømpinner og 2 jordingspinner.

Figur 2: 24-pinners Type-C-kontakt og 6-pinners Type-C-kontakt for dedikert strømforsyning (power-only) (Bildekilde: Same Sky)

Ved å fjerne de 16 pinnene, fører den forenklede utformingen av kontakten til en betydelig kostnadsreduksjon med bare 6 pinner, sammenlignet med en standard 24-pinners Type C. Dette reduserer ikke bare delekostnaden, men det reduserer også kompleksiteten og bruddfrekvensen med færre pinner og tilhørende loddeforbindelser som kan svikte. Selv om disse USB Type-C-kontaktene ikke overfører data, er de fremdeles kompatible med en hvilken som helst standard USB Type-C-kabel for data+strøm. Dette gjør dem enklere – uten ekstra monteringstilbehør eller krav til grensesnitt mellom kontakten og kabelen.

Vær oppmerksom på at når dataoverføringspinnene er fjernet, vil ikke USB 3.0-strømforhandlingsprosessen finne sted, noe som betyr at ladeenheten vil gå tilbake til standard USB-strømoverføringshastighet på 5 V og 1 A. I alle andre tilfeller vil kontakten fungere som en hvilken som helst annen strømkontakt der ladingen styres av adapteren/ladekretsen.

Ekstra strømscenarier

Selv om det eksisterer egnede alternativer for en rekke bruksområder og konstruksjoner, har dedikerte strømforsyningsalternativer, for eksempel likestrømkontakter (DC power connectors), fortsatt sin plass. Først og fremst, med en strømoverføringsgrense på 240 W, er USB Type-C-kontakter rett og slett ikke noe alternativ for konstruksjoner som krever mer enn 240 W. USB PD 3.1 åpner imidlertid opp flere strømmuligheter sammenlignet med den forrige grensen på 100 W. Selv om standardiserte formater har fordeler i mange scenarier, er det sannsynlige tilfeller hvor et annet format eller kapsling kan være et bedre alternativ. Med andre ord, når en mer tilpasset kontakt er nødvendig, kan USB Type-C begrenses av sine standardiserte størrelser og grenser. For mer informasjon om når andre strømkontakter fortsatt kan være den beste løsningen, les Same Sky sin blogg om å velge en likestrømskontakt (selecting a dc power connector).

Se fremover med USB Type-C

USB Type-C-kontakter og deres utbredte bruk har gitt ingeniører og teknikere en ny mulighet innen strømstyring og overføring. Selv om type-C ikke er en universalløsning, vil strømkapasiteter på opptil 240 W og global standardisering gi den et sterkt fotfeste i et bredt spekter av produkter og bruksområder. Med sin lave kostnad og forenklede designintegrasjon, tilbyr Same Sky ingeniører og teknikere et tiltalende alternativ med USB Type-C-stikkontakt for dedikert strømforsyning alene som eneste funksjon.

Same Sky tilbyr nå en horisontal eller vertikal 60 W USB Type-C-kontakt for dedikert strømforsyning, med en strømklassifisering på maksimalt 3 A og en spenningsklassifisering på 20 V_DC (likestrøm).